(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を照射して被加工物を加工するレーザー加工装置であって、
被加工物を固定するステージ部と、
レーザー光源から出射されたレーザー光を集光レンズから前記ステージ部に固定された前記被加工物に対して照射する光学系と、
を備え、
前記光学系が、
前記レーザー光源から出射された前記レーザー光を第１分岐光と第２分岐光とに分岐させる分岐手段と、
前記第２分岐光のビームプロファイルを進行方向を軸として９０°回転させる変換手段と、
を有し、
前記第１分岐光を第１照射用レーザー光とし、前記変換手段を経た前記第２分岐光を第２照射用レーザー光とするときに、
前記ステージ部に固定された前記被加工物に対して同一のビームプロファイルを有しかつ向きが直交する前記第１照射用レーザー光と前記第２照射用レーザー光のいずれかを選択的に照射可能である、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザー加工装置であって、
前記ステージ部が互いに直交する第１の方向と第２の方向とに移動自在とされてなり、
前記第１照射用レーザー光を前記被加工物に照射するときに前記ステージ部を前記第１の方向に移動させ、前記第２照射用レーザー光を前記被加工物に照射するときに前記ステージ部を前記第２の方向に移動させる、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレーザー加工装置であって、
前記変換手段が、複数のミラーを組み合わせることにより構成されてなる、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のレーザー加工装置であって、
前記変換手段が、複数の反射面を有するプリズムにより構成されてなる、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項５】
請求項１に記載のレーザー加工装置を用いた被加工物の加工方法であって、
前記被加工物を前記ステージ部に固定する固定工程と、
前記第１照射用レーザー光を照射して第１の方向に延在する加工対象位置を加工する第１加工工程と、
前記第２照射用レーザー光を照射して前記第１の方向に直交する第２の方向に延在する加工対象位置を加工する第２加工工程と、
を備えることを特徴とするレーザー加工装置を用いた被加工物の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を照射して被加工物を加工するレーザー加工装置と、これを用いた被加工物の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板などの被加工物にパルスレーザー光（以下、レーザー光）を照射することにより加工溝（スクライブライン）を形成するレーザースクライブ装置が、すでに公知である（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された技術においては、それぞれがＬＥＤを構成する単位パターンを２次元的に配列したＬＥＤ回路パターンが表面に形成された半導体基板（ＬＥＤ基板）が加工対象とされる。具体的には、ＬＥＤ回路パターンに応じて格子状に設定された分割予定位置（ストリートと呼ばれる）に沿ってレーザー光を相対的に走査しつつ照射することにより、ＬＥＤ基板をＬＥＤチップに分割するためのスクライブラインが形成される。
【０００３】
また、レーザー光源から出射されたレーザー光を第１の偏光ビームスプリッターによって偏光状態の異なる２種類のレーザー光に分岐し、両者の強度を１／２波長板にて個別に調整した後、第２の偏光ビームスプリッターを用いて両レーザー光を離間させて照射するレーザー加工装置も公知である（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１４０７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８４６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているような従来のレーザー加工装置において格子状にスクライブラインを形成する場合、レーザー光は、直交する二方向において走査される。これは例えば、ＸＹ二軸方向に移動可能なＸＹステージの上に、ＬＥＤ基板をそのストリートがステージの移動方向と一致するように固定した状態で、ＸＹ各方向にステージを移動させつつ加工予定位置に沿ったレーザー光の照射を行うことによって実現される。
【０００６】
このとき、ＬＥＤの品質安定性という観点からは、ＸＹ両方向においてスクライブラインが同じ加工精度にて形成されるのが好ましいが、そのためには、レーザー光のビームプロファイル（レーザー光の強度の空間分布）が照射方向に対して等方的であるか、少なくともＸＹ両方向で等価であることが必要である。しかしながら、このようなレーザー光の照射を実現するには多大なコストがかかるため、市販されているレーザー光源を用いるのみでは実現は難しい。
【０００７】
あるいは、一方向（第一の方向）におけるスクライブラインの形成後、ＬＥＤ基板を水平面内で９０度回転させ、第一の方向に直交する第二の方向におけるスクライブラインの形成を行うようにする態様も考えられる。この場合、ビームプロファイルの等価性は求められないが、回転動作によりＬＥＤ基板のアライメントにずれが生じる可能性があることから、加工精度を確保するには、回転後に改めてアライメント動作を行って、レーザー光の照射位置を再設定する必要がある。そのため、加工時間を要するという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている装置は、一の加工進行方向にて２種類のレーザー光を離間させて照射出来るものに過ぎず、加工方向による加工精度のばらつきを抑制することはできない。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レーザー光のビームプロファイルが照射方向に対して等方的でなくとも、直交する二方向への加工を行う場合の加工精度のばらつきが低減されるレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、レーザー光を照射して被加工物を加工するレーザー加工装置であって、被加工物を固定するステージ部と、レーザー光源から出射されたレーザー光を集光レンズから前記ステージ部に固定された前記被加工物に対して照射する光学系と、を備え、前記光学系が、前記レーザー光源から出射された前記レーザー光を第１分岐光と第２分岐光とに分岐させる分岐手段と、前記第２分岐光のビームプロファイルを進行方向を軸として９０°回転させる変換手段と、を有し、前記第１分岐光を第１照射用レーザー光とし、前記変換手段を経た前記第２分岐光を第２照射用レーザー光とするときに、前記ステージ部に固定された前記被加工物に対して同一のビームプロファイルを有しかつ向きが直交する前記第１照射用レーザー光と前記第２照射用レーザー光のいずれかを選択的に照射可能である、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザー加工装置であって、前記ステージ部が互いに直交する第１の方向と第２の方向とに移動自在とされてなり、前記第１照射用レーザー光を前記被加工物に照射するときに前記ステージ部を前記第１の方向に移動させ、前記第２照射用レーザー光を前記被加工物に照射するときに前記ステージ部を前記第２の方向に移動させる、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のレーザー加工装置であって、前記変換手段が、複数のミラーを組み合わせることにより構成されてなる、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載のレーザー加工装置であって、前記変換手段が、複数の反射面を有するプリズムにより構成されてなる、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１に記載のレーザー加工装置を用いた被加工物の加工方法であって、前記被加工物を前記ステージ部に固定する固定工程と、前記第１照射用レーザー光を照射して第１の方向に延在する加工対象位置を加工する第１加工工程と、前記第２照射用レーザー光を照射して前記第１の方向に直交する第２の方向に延在する加工対象位置を加工する第２加工工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１ないし請求項４の発明によれば、形状が同じで向きが直交するビームプロファイルを有する２種類のレーザー光を選択的に使用した加工が可能なレーザー加工装置が実現される。
【００１６】
特に、請求項２の発明によれば、レーザー光源から出射されるレーザー光のビームプロファイルが加工方向に対して等方的でなくとも、直交する二方向への加工を行う場合の加工精度のばらつきが低減されるレーザー加工装置が実現される。
【００１７】
また、請求項５の発明によれば、レーザー光源から出射されるレーザー光のビームプロファイル自体が等方的なものでなくとも、直交する二方向への加工を同じ加工精度にて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に係るレーザー加工装置１００の構成を示す斜視図である。
【図２】第１の光路シャッター２４ａが開放される一方、第２の光路シャッター２４ｂによって第２光路Ｐ２が遮断された状態を示す図である。
【図３】第１の光路シャッター２４ａによって第１光路Ｐ１が遮断される一方、第２の光路シャッター２４ｂが開放された状態を示す図である。
【図４】ビームプロファイル変換ユニット３０の構成を示す斜視図である。
【図５】照射用レーザー光ＬＢ３が照射されている状態のステージ部１０の上面図である。
【図６】ビームプロファイル変換プリズム１３０を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜レーザー加工装置の概要＞
図１は、本実施の形態に係るレーザー加工装置１００の構成を示す斜視図である。レーザー加工装置１００は、被加工物にパルスレーザー光（以下、レーザー光）を照射することにより被加工物に溝加工や穴開け加工などを行う装置である。図１に示すように、レーザー加工装置１００は、主に、ステージ部１０と光学系２０とを備える。また、レーザー加工装置１００は、各部の動作を制御する図示しない制御部を備える。
【００２０】
ステージ部１０は、被加工物が載置固定される部位である。ステージ部１０は、主として、Ｘステージ１１と、Ｙステージ１２と、θステージ１３と、吸着チャック１４とから構成される。
【００２１】
Ｘステージ１１は、水平面内において第１の方向に移動自在に設けられてなる移動機構。Ｙステージ１２は、Ｘステージ１１上に設けられた、水平面内において第１の方向に直交する第２の方向に移動自在な移動機構である。θステージ１３は、Ｙステージ１２上に設けられた、水平面内において回転自在な回転機構である。Ｘステージ１１およびＹステージ１２の移動動作や、θステージ１３の回転動作は、図示しない公知の駆動機構によって実現可能である。
【００２２】
吸着チャック１４は、θステージ１３上に設けられた、被加工物を吸着固定するテーブルである。吸着チャック１４は、その上面１４ｓに図示しない多数の吸引孔を有しており、該上面１４ｓに被加工物が載置された状態で、図示しない吸引手段によって吸引孔に負圧が与えられることにより、被加工物を吸着固定できるようになっている。
【００２３】
なお、図１および以降の図においては、Ｘステージ１１の移動方向（第１の方向）をＸ軸方向とし、Ｙステージ１２の移動方向（第２の方向）をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする右手系のＸＹＺ座標を付している。
【００２４】
以上のような構成を有するステージ部１０においては、吸着チャック１４に被加工物を載置固定した状態で、Ｘステージ１１、Ｙステージ１２、およびθステージ１３を駆動することによって、該被加工物を、ＸＹ２軸方向に水平移動させることや、水平面内にて回転させることが出来るようになっている。
【００２５】
光学系２０は、ステージ部１０に載置固定された被加工物に対してレーザー光を照射するための部位である。光学系２０は、レーザー光源２１と、２つの１／２波長板２２（第１の１／２波長板２２ａ、第２の１／２波長板２２ｂ）と、２つの偏光ビームスプリッター２３（第１の偏光ビームスプリッター２３ａ、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂ）と、２つの光路シャッター２４（第１の光路シャッター２４ａ、第２の光路シャッター２４ｂ）と、１／４波長板２５と、集光レンズ２６と、第１の水平反射ミラー２７と、第２の水平反射ミラー２８と、垂直反射ミラー２９と、ビームプロファイル変換ユニット３０とを主として備える。これらの構成要素のうち、集光レンズ２６以外は、ステージ部１０の上方に設けられた配置台２０Ａ上の所定位置に配置されてなる。
【００２６】
レーザー光源２１は、直線偏光のレーザー光ＬＢ０を出射させる。係るレーザー光源２１としては、種々の公知の光源を用いることができる。加工目的に応じ、適宜の光源が選択されて用いられればよい。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーや、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザーやその他の固体レーザーを用いる態様が好適である。また、レーザー光源２１は、Ｑスイッチ付きであることが好ましい。
【００２７】
例えば、サファイア単結晶基材が下地基板として用いられたＬＥＤ基板のストリート位置にスクライブラインを形成する場合であれば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの３倍高調波（波長：３５５ｎｍ）を用いるのが好適である。なお、本実施の形態においてＬＥＤ基板とは、それぞれがＬＥＤを構成する単位パターンを２次元的に配列したＬＥＤ回路パターンが表面に形成された半導体基板のことをいい、そのストリートとは、係るＬＥＤ基板を個々のＬＥＤチップに分割する（個片化する）際の分割予定位置のことをいう。
【００２８】
レーザー光源２１から出射されたレーザー光ＬＢ０は、その光路Ｐ０上に設けられてなる第１の１／２波長板２２ａによって、その偏光方向が適宜に調整される。
【００２９】
第１の１／２波長板２２ａを経たレーザー光ＬＢ０は、光路Ｐ０上に設けられてなる第１の偏光ビームスプリッター２３ａに到達する。第１の偏光ビームスプリッター２３ａにおいて、レーザー光ＬＢ０は、第１光路Ｐ１を進む第１分岐光ＬＢ１と、第２光路Ｐ２を進む第２分岐光ＬＢ２に分岐される。換言すれば、第１の偏光ビームスプリッター２３ａは、レーザー光ＬＢ０を第１分岐光ＬＢ１と第２分岐光ＬＢ２とに分岐させる分岐手段として機能する。
【００３０】
より詳細には、第１の偏光ビームスプリッター２３ａは、第１分岐光ＬＢ１はＰ偏光の透過光として出射し、第２分岐光ＬＢ２はＳ偏光の反射光として出射する。図１に示す場合においては、レーザー光源２１からＹ軸負方向に出射されたレーザー光ＬＢ０が、第１の偏光ビームスプリッター２３ａをそのままＹ軸負方向に向けて透過するする第１分岐光ＬＢ１と、第１の偏光ビームスプリッター２３ａにてＸ軸正方向に反射される第２分岐光ＬＢ２とに分岐する。なお、第１の偏光ビームスプリッター２３ａとしては、透過効率が９０％〜９５％であり、反射効率は約９９％であるものを用いる。これにより、第１の偏光ビームスプリッター２３ａにおける光学的な損失は最小限に低減される。
【００３１】
第１光路Ｐ１上には、第１の水平反射ミラー２７と第１の光路シャッター２４ａと第２の１／２波長板２２ｂとが備わっている。一方、第２光路Ｐ２上には、ビームプロファイル変換ユニット３０と第２の水平反射ミラー２８と、第２の光路シャッター２４ｂとが備わっている。
【００３２】
第１光路Ｐ１が第１の光路シャッター２４ａによって遮断されていない場合（第１光路Ｐ１が解放状態にある場合）、第１分岐光ＬＢ１は、第１の水平反射ミラー２７にて反射されることで水平面内における進行方向を適宜に代えられた後、第１の光路シャッター２４ａの位置を通過して第２の１／２波長板２２ｂに到達する。第２の１／２波長板２２ｂを経ることで、Ｐ偏光であった第１分岐光ＬＢ１はＳ偏光となる。Ｓ偏光となった第１分岐光ＬＢ１は第２の偏光ビームスプリッター２３ｂに到達する。一方、第１の光路Ｐ１が第１の光路シャッター２４ａによって遮断されている場合、第１の光路シャッター２４ａに到達した第１分岐光ＬＢ１は、第１の光路シャッター２４ａによって図示しないビームディフューザーに向けて反射され、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂには到達しない。
【００３３】
また、第２光路Ｐ２が第２の光路シャッター２４ｂによって遮断されていない場合（第２光路Ｐ２が解放状態にある場合）、第２分岐光ＬＢ２は、ビームプロファイル変換ユニット３０を経ることによってビームプロファイルを変化させられた後、第２の水平反射ミラー２８にて反射されることで水平面内における進行方向を適宜に代えられたうえで、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂに到達する。この第２の偏光ビームスプリッターに到達した第２分岐光ＬＢ２は、ビームプロファイル変換ユニット３０を経ることによって偏光方向も変化させられ、Ｓ偏光からＰ偏光に変化している。一方、第２の光路Ｐ２が第２の光路シャッター２４ｂよって遮断されている場合、第２の光路シャッター２４ｂに到達した第２分岐光ＬＢ２は、第２の光路シャッター２４ｂによって図示しないビームディフューザーに向けて反射され、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂには到達しない。なお、本実施の形態において、ビームプロファイルとは、進行方向（光路方向）を軸とするレーザー光の強度の空間分布のことをいう。便宜的には、ビームプロファイルは、レーザー光の進行方向に垂直な任意の断面における強度分布として捉えることが出来る。
【００３４】
図１においては、４つの第１の水平反射ミラー２７と１つの第２の水平反射ミラー２８とを設けた場合が示されているが、第１の水平反射ミラー２７と第２の水平反射ミラー２８の個数はこれに限定されず、光学系２０を構成する各要素の配置レイアウト上の要請等に応じて、適宜の個数および配置位置にて設けられる態様であってよい。
【００３５】
また、図１においては説明の便宜上両方が開放された状態を示しているが、第１の光路シャッター２４ａによる第１光路Ｐ１の遮断と、第２の光路シャッター２４ｂによる第２光路Ｐ２の遮断とは、排他的に行われる。従って、一方が遮断状態にあるときは、必ず他方は解放状態となっている。
【００３６】
図２は、第１の光路シャッター２４ａが開放される一方、第２の光路シャッター２４ｂによって第２光路Ｐ２が遮断された状態を示す図である。図３は、第１の光路シャッター２４ａによって第１光路Ｐ１が遮断される一方、第２の光路シャッター２４ｂが開放された状態を示す図である。図２に示す場合において、第１分岐光ＬＢ１のみが第２の偏光ビームスプリッター２３ｂに到達しさらにその先へと進み、図３に示す場合においては、第２分岐光ＬＢ２のみが第２の偏光ビームスプリッター２３ｂに到達しさらにその先へと進んでいる。
【００３７】
より詳細には、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂは、第１分岐光ＬＢ１を反射光として第３光路Ｐ３に向けて出射し、第２分岐光ＬＢ２を透過光として第３光路Ｐ３に向けて出射する。換言すれば、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂは、第１分岐光ＬＢ１と第２分岐光ＬＢ２の光路を共通化させる光路共通化手段として機能する。
【００３８】
図１ないし図３に示す場合においては、Ｙ軸負方向を直進して第２の偏光ビームスプリッター２３ｂに入射した第１分岐光ＬＢ１は第２の偏光ビームスプリッター２３ｂによってＸ軸負方向に反射され、Ｘ軸負方向を直進して第２の偏光ビームスプリッター２３ｂに入射した第２分岐光ＬＢ２はそのままをＸ軸負方向に透過する。なお、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂとしては、透過効率が９０％〜９５％であり、反射効率は約９９％であるものを用いる。これにより、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂにおける光学的な損失は最小限に低減される。
【００３９】
以降、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂにて反射された第１分岐光ＬＢ１を第１照射用レーザー光ＬＢ３ａと称し、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂを透過した第２分岐光ＬＢ２を第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂと称し、両者を照射用レーザー光ＬＢ３と総称する。
【００４０】
照射用レーザー光ＬＢ３は、その光路Ｐ３上に設けられた１／４波長板２５によって円偏光とされた後、同じく光路Ｐ３上に設けられた垂直反射ミラー２９にて鉛直下方（Ｚ軸負方向）に向けて反射される。反射後の照射用レーザー光ＬＢ３は、配置台２０Ａに設けられた貫通孔２０Ｂを通過した後、光路Ｐ３上であって該貫通孔２０Ｂの直下に配置された集光レンズ２６にて集光されたうえで、その照射方向が鉛直方向に保たれつつステージ部１０に（吸着チャック１４に）載置固定されてなる被加工物に対し照射される。より詳細には、第１の光路シャッター２４ａと第２の光路シャッター２４ｂの開放／遮断状態に応じて、第１照射用レーザー光ＬＢ３ａと第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂのいずれかが選択的に照射される。なお、集光レンズ２６には、これをＺ軸方向に移動させることによって照射用レーザー光ＬＢ３の合焦状態を調整可能な図示しない合焦調整機構が設けられている。係る合焦調整機構の作用により、照射用レーザー光ＬＢ３の合焦位置を被加工物表面に調整したり、あるいは、合焦位置を意図的に被加工物内部に設定するデフォーカス状態を実現することなどが可能となる。
【００４１】
以上のような構成を有するレーザー加工装置１００においては、概略、照射用レーザー光ＬＢ３の照射と、ステージ部１０に備わるＸステージ１１、Ｙステージ１２、およびθステージ１３との移動とを適宜に組み合わせることによって、被加工物の所望の加工位置に対し加工を行うことが出来る。例えば、ＬＥＤ基板のストリートにスクライブラインを形成する場合であれば、格子状に配置されたストリートの延在方向をＸＹ両軸方向に一致させた状態で、Ｘステージ１１またはＹステージ１２を移動させつつ照射用レーザー光ＬＢ３をストリート位置に照射することで実現される。
【００４２】
また、レーザー加工装置１００においては、第１の光路シャッター２４ａと第２の光路シャッター２４ｂの開放／遮断状態に応じて、第１照射用レーザー光ＬＢ３ａと第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂのいずれかが選択的に照射される。この点については、次に詳述する。
【００４３】
＜レーザー光のビームプロファイルと選択的照射との関係＞
まず、第１照射用レーザー光ＬＢ３ａと第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂのビームプロファイルの違いを生み出すビームプロファイル変換ユニット３０について説明する。
【００４４】
本実施の形態に係るレーザー加工装置１００においては、レーザー光源２１から出射されたレーザー光ＬＢ０が第１の偏光ビームスプリッター２３ａにおいて第１分岐光ＬＢ１と第２分岐光ＬＢ２とに分岐し、第２光路Ｐ２を進む第２分岐光ＬＢ２のみが、ビームプロファイル変換ユニット３０を経由するようになっている。
【００４５】
図４は、ビームプロファイル変換ユニット３０の構成を示す斜視図である。ビームプロファイル変換ユニット３０は、出射するレーザー光（出射光）のビームプロファイルを入射したレーザー光（入射光）のビームプロファイルとは異なるものに変換する、レーザー加工装置１００の構成要素である。
【００４６】
ビームプロファイル変換ユニット３０は、外部から水平方向（図４においてはＸ軸正方向）に入射したレーザー光ＬＢ（入射光ＬＢα）を鉛直上方（Ｚ軸正方向）に反射する第１ミラー３１と、第１ミラー３１によって反射されたレーザー光ＬＢを水平面内であって第１ミラー３１への入射方向と直交する方向（図４においてはＹ軸負方向）に反射する第２ミラー３２と、第２ミラー３２によって反射されたレーザー光ＬＢを鉛直下方（Ｚ軸負方向）に反射する第３ミラー３３と、第３ミラー３３によって反射されたレーザー光ＬＢを水平面内であって第２ミラー３２からの反射光と平行な方向（図４においてはＹ軸負方向）へと反射する第４ミラー３４との４つのミラーからなるミラー群を備える。第４ミラー３４によって反射されたレーザー光ＬＢが外部へと出射される出射光ＬＢβとなる。
【００４７】
なお、図４に例示するビームプロファイル変換ユニット３０においては、ミラー群を格納する筐体３５が備わっており、外部からの入射光ＬＢαが筐体３５に設けられた入射孔３５Ａを通って第１ミラー３１へと照射され、第４ミラーからの反射光である出射光ＬＢβが筐体３５に設けられた出射孔３５Ｂ通って外部へと出射されるものとなっているが、ビームプロファイル変換ユニット３０が筐体３５を備えることは必須の態様ではない。
【００４８】
上述した構成を有するビームプロファイル変換ユニット３０においては、入射したレーザー光ＬＢがミラー群にて順次に反射されることで、入射光ＬＢαのビームプロファイルを進行方向を軸に９０°回転させたビームプロファイルを有する出射光ＬＢβが出射される。
【００４９】
例えば、図４に示す場合であれば、入射光ＬＢαのビームプロファイルは矢印ＡＲ１にて示すように水平面内の一方向であるＹ軸方向に長手方向を有するが、出射光ＬＢβのビームプロファイルは矢印ＡＲ２にて示すようにＺ軸方向に長手方向を有するものとなっている。すなわち、入射光ＬＢαのビームプロファイルと出射光ＬＢβのビームプロファイルとは、進行方向を軸としてみれば、直交していることになる。
【００５０】
レーザー加工装置１００においては、係るビームプロファイル変換ユニット３０を第２光路Ｐ２上に備えることから、第２分岐光ＬＢ２のビームプロファイルが、ビームプロファイル変換ユニット３０によって進行方向を軸に９０°回転されることになる。第２光路Ｐ２においてビームプロファイル変換ユニット３０と第２の偏光ビームスプリッター２３ｂとの間に備わるのは、第２の水平反射ミラー２８と第２の光路シャッター２４ｂのみであるので、ビームプロファイル変換ユニット３０から水平面内に出射された第２分岐光ＬＢ２のビームプロファイルは、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂに至るまで保たれることとなる。
【００５１】
一方で、第１光路Ｐ１には、第１の水平反射ミラー２７と第１の光路シャッター２４ａとが備わるのみであるので、第１光路Ｐ１を進む第１分岐光ＬＢ１のビームプロファイルは、第１の偏光ビームスプリッター２３ａから第２の偏光ビームスプリッター２３ｂに至るまで保たれる。
【００５２】
それゆえ、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂに入射する第１分岐光ＬＢ１と第２分岐光ＬＢ２においても、図４に示した場合と同様に、互いのビームプロファイルが進行方向を軸に９０°回転した関係（９０°回転させればビームプロファイルが合致する関係）にあることになる。これを、両者のビームプロファイルが直交する、もしくは直交関係にある、と称する。なお、第１分岐光ＬＢ１と第２分岐光ＬＢ２とはもともと、同じレーザー光源２１から出射されたレーザー光ＬＢ０が分岐したものなので、両者のビームプロファイルは、軸方向に対する向きは異なるものの形状自体は同じである。
【００５３】
第２の偏光ビームスプリッター２３ｂからステージ部１０に至る光路Ｐ３には１／４波長板２５と垂直反射ミラー２９とが設けられており、第１分岐光ＬＢ１である第１照射用レーザー光ＬＢ３ａと第２分岐光ＬＢ２である第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂとはそれぞれ、第２の偏光ビームスプリッター２３ｂを経た後に１／４波長板２５にて円偏光とされたうえで垂直反射ミラー２９にて反射される。そのため、第１照射用レーザー光ＬＢ３ａと第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂとの進行方向自体は変化するが、両者のビームプロファイルは垂直反射ミラー２９での反射後も直交関係を保っている。
【００５４】
上述のように、第１照射用レーザー光ＬＢ３ａと第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂとは、第１の光路シャッター２４ａと第２の光路シャッター２４ｂのいずれを開放／遮断するかによって、選択的に被加工物に照射されるので、結局のところ、レーザー加工装置１００においては、ビームプロファイルが同一形状を有しつつも互いに直交する関係にある第１照射用レーザー光ＬＢ３ａと第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂとを選択的に被加工物に照射出来るようになっている。
【００５５】
例えば、図２および図３は、レーザー光源２１からＹ軸負方向に向けて出射されるレーザー光ＬＢ０のビームプロファイルがＸ軸方向に長手方向を有する場合の、被加工物に照射される第１照射用レーザー光ＬＢ３ａと第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂのビームプロファイルの違いを示している。図２のように、第１の光路シャッター２４ａが開放される一方、第２の光路シャッター２４ｂによって第２光路Ｐ２が遮断された状態で、被加工物に照射される第１照射用レーザー光ＬＢ３ａは、Ｙ軸方向に長手方向を有するものとなっている。一方、図３のように、第２の光路シャッター２４ｂが開放される一方、第１の光路シャッター２４ａによって第１光路Ｐ１が遮断された状態で、被加工物に照射される第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂは、Ｘ軸方向に長手方向を有するものとなっている。
【００５６】
＜ストリート加工＞
以上のようにビームプロファイルが直交関係にある２種の照射用レーザー光ＬＢ３を選択的に照射可能なレーザー加工装置１００は、ＬＥＤ基板などのストリート加工、つまりは、ＬＥＤ基板の表面に正方格子状に設定されたストリートの位置にスクライブラインを形成する場合のように、直交する二方向にスクライブ加工を行うのに適している。以下、この点について説明する。
【００５７】
図５は、図２および図３に示したように、レーザー光源２１から出射されるレーザー光ＬＢ０のビームプロファイルがＸ軸方向に長手方向を有する場合において、照射用レーザー光ＬＢ３が照射されている状態のステージ部１０の上面図である。具体的には、図５（ａ）は、第１照射用レーザー光ＬＢ３ａが照射されているときのステージ部１０の上面図であり、図５（ｂ）は、第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂが照射されているときのステージ部１０の上面図である。ただし、いずれも、被加工物たるＬＥＤ基板の図示は省略している。また、各部のサイズの関係は、実際のものとは異なっている。実際には、ストリートの幅が数十μｍ程度であり、ＬＥＤ基板に照射されるレーザー光のビームプロファイルの長手方向サイズは、ストリートの幅よりやや小さいかそれ以下であり、小さくても数μｍ程度である。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、第１照射用レーザー光ＬＢ３ａはビームプロファイルがＹ軸方向に長手方向を有するように照射される。一方、図５（ｂ）に示すように、第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂはビームプロファイルがＸ軸方向に長手方向を有するように照射される。すなわち、両者のビームプロファイルは同一形状を有しかつ直交する。それゆえ、第１照射用レーザー光ＬＢ３ａを照射して加工を行う際の加工進行方向（被加工物に対する第１照射用レーザー光ＬＢ３ａの相対走査方向）と、第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂを照射して加工を行う際の加工進行方向（被加工物に対する第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂの相対走査方向）とを直交させるようにすれば、それぞれの加工進行方向についてみれば、同一形状のビームプロファイルを有するレーザー光によって加工が行われることになる。
【００５９】
本実施の形態においては、この関係を利用して、ストリート位置に対するスクライブラインを形成する。具体的には、吸着チャック１４に吸着固定したＬＥＤ基板の配置位置を公知の手法にて調整する（アライメントする）ことによって格子状に配置されたストリートの互いに直交する２つの延在方向をＸＹ両軸方向に一致させたうえで、図５（ａ）に示すように第１照射用レーザー光ＬＢ３ａを照射しつつ矢印ＡＲ３に示すようにＸステージ１１を移動させることによって、Ｘ軸方向に沿ったストリート位置に対してスクライブラインを形成するようにする。同様に、図５（ｂ）に示すように第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂを照射しつつ矢印ＡＲ４に示すようにＹステージ１２を移動させることによって、Ｙ軸方向に沿ったストリート位置に対してスクライブラインを形成するようにする。
【００６０】
このようにすると、Ｘ軸方向に沿って観た第１照射用レーザー光ＬＢ３ａのビームプロファイルと、Ｙ軸方向に沿って観た第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂのビームプロファイルとが同一となるので、結果として、直交するＸＹ二方向のスクライブラインは同じ加工精度にて形成されることになる。しかも、この場合、レーザー光源２１から出射されるレーザー光ＬＢ０のビームプロファイル自体が等方的である必要はないので、上述の加工は、必ずしもビームプロファイルの等方性が厳密に保証されているわけではない市販のレーザー光源２１を用いて構成されたレーザー加工装置１００によっても、好適に実現可能ということになる。
【００６１】
係る態様にてストリート加工を行う場合における具体的な加工条件は、所望のスクライブラインが形成される範囲において適宜に定められればよい。例えば、ＬＥＤ基板がサファイア単結晶基材を用いて形成されている場合であれば、レーザー光ＬＢ０の波長は１５０ｎｍ〜５６３ｎｍの波長範囲に属することが好ましく、なかでもＮｄ：ＹＡＧレーザーをレーザー光源２１とする場合は、その３倍高調波（波長約３５５ｎｍ）を用いるのが好適な態様である。その際、パルスの繰り返し周波数は５０ｋＨｚ以上１５０ｋＨｚ以下であることが好ましく、パルス幅は、５０ｎｓｅｃ以上１５０ｎｓｅｃ以下であることが好適である。ピークパワーは１００Ｗ以上５００Ｗ以下であることが好適である。また、Ｘステージ１１およびＹステージ１２の移動速度は、１００ｍｍ／ｓｅｃ以上３００ｍｍ／ｓｅｃ以下であるのが好適である。
【００６２】
なお、第１照射用レーザー光ＬＢ３ａと第２照射用レーザー光ＬＢ３ｂとは１／４波長板２５によって円偏光とされたうえで被加工物に照射されるようになっているので、偏光の状態が加工精度に影響を与えることはない。
【００６３】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、被加工物を吸着固定した状態で直交する二方向に移動自在なステージ部を備えるとともに、形状が同じで向きが直交するビームプロファイルを有する２種類のレーザー光を選択的に使用した加工が可能なレーザー加工装置が実現される。そして、係るレーザー加工装置によれば、例えばＬＥＤ基板の表面に正方格子状に設けられたストリート位置にスクライブラインを形成する場合のように、直交する二方向についてスクライブ加工を行う場合に、スクライブラインの形成方向とステージ部の移動方向とを一致させたうえで移動方向に応じて照射するレーザー光を定めることで、レーザー光源から出射されるレーザー光のビームプロファイル自体が等方的なものでなくとも、直交する二方向のスクライブラインを同じ加工精度にて形成することができる。すなわち、直交する二方向におけるスクライブラインの加工精度ばらつきが低減される。
【００６４】
＜変形例＞
上述の実施の形態に係るビームプロファイル変換ユニット３０は、図４に示すように、入射光と出射光とが同一のＹＸ平面内を進むように構成されているとともに、入射方向と出射方向とがＸＹ平面内で直交するように構成されているが、これらは必須の態様ではない。例えば、第３ミラー３３と第４ミラー３４とを省略した構成のビームプロファイル変換ユニット３０の場合、入射光と出射光との高さ位置は異なるものの、両者のビームプロファイルは平面視では直交することになる。あるいは、第４ミラー３４からの反射光をＸ軸正方向に反射する第５ミラーを設けたビームプロファイル変換ユニット３０の場合、出射方向が入射方向と同じとなる。すなわち、ビームプロファイル変換ユニット３０の構成は、水平反射ミラーなど他の構成要素の配置位置に応じて適宜に定められてよい。
【００６５】
また、上述の実施の形態においては、レーザー加工装置１００が第２光路Ｐ２上にミラー群からなるビームプロファイル変換ユニット３０を備える態様について説明したが、ビームプロファイルユニットの構成は、これには限られない。図６は、ビームプロファイル変換ユニット３０に代えて使用が可能なビームプロファイル変換プリズム１３０を示す斜視図である。
【００６６】
ビームプロファイル変換プリズム１３０は、第１反射面１３１と、第２反射面１３２と、第３反射面１３３と、第４反射面１３４とが、それぞれ、入射光および反射光に対して、ビームプロファイル変換ユニット３０の第１ミラー３１、第２ミラー３２、第３ミラー３３、および第２ミラー３４の配置関係と同じ配置関係となるように構成されてなる。係るビームプロファイル変換プリズム１３０においても、入射したレーザー光ＬＢがミラー群にて順次に反射されることで、入射光ＬＢαのビームプロファイルを進行方向を軸に９０°回転させたビームプロファイルを有する出射光ＬＢβが出射される。
【００６７】
上述の実施の形態に係るレーザー加工装置においては、ビームプロファイル変換ユニットが第２分岐光ＬＢ２のプロファイルの向きを９０°回転させていたが、ビームプロファイル変換ユニット内外の各種ミラーの配置を適宜に行うことにより、第２分岐光ＬＢ２のプロファイルの向きを１８０°回転させるビームプロファイル変換ユニットを備えたレーザー加工装置も実現可能である。係るレーザー加工装置を用いると、複数のスクライブラインを平行に形成する往復加工において往方向の加工と復方向の加工とを同一のビームプロファイルを有する別のレーザー光によって行うことが可能となる。これにより、往復加工において往復両方向の加工精度ばらつきが低減される。
【符号の説明】
【００６８】
１０  ステージ部
１１  Ｘステージ
１２  Ｙステージ
１３  θステージ
１４  吸着チャック
２０  光学系
２０Ａ  配置台
２０Ｂ  貫通孔
２１  レーザー光源
２２（２２ａ、２２ｂ）  波長板
２３（２３ａ、２３ｂ）  偏光ビームスプリッター
２４（２４ａ、２４ｂ）  光路シャッター
２５  波長板
２６  集光レンズ
２７、２８  水平反射ミラー
２９  垂直反射ミラー
３０  ビームプロファイル変換ユニット
１００  レーザー加工装置
１３０  ビームプロファイル変換プリズム
ＬＢα  （ビームプロファイル変換ユニットへの）入射光
ＬＢβ  （ビームプロファイル変換ユニットからの）出射光
ＬＢ０  （レーザー光源から出射される）レーザー光
ＬＢ１  第１分岐光
ＬＢ２  第２分岐光
ＬＢ３（ＬＢ３ａ、ＬＢ３ｂ）  照射用レーザー光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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